CN117847603B - 一种加热效率高的节能暖通供暖设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供暖节能技术领域，具体是涉及一种加热效率高的节能暖通供暖设备，包括用于供气液接触的交换筒；交换筒内设有环形斗，环形斗内设有用于积聚热水的蓄水区；交换筒上设置有用于传输气流的供气管和出气管；交换筒上还设有用于传输热水的供水管；环形斗上设置有用于引导热水流动的分流导水结构；交换筒内还设有用于收集水流的收集斗，收集斗位于环形斗的下方，收集斗上设置有出水管；当蓄水区积聚的热水溢出时会流动至收集斗内，接着从出水管排出。本发明实现了热水与气流的直接高效接触。这一创新显著提高了气流加热效率，从而加快了供暖设备的供暖速度。此外，它成功解决了传统供暖设备中水流与气流混合导致流量受影响的问题。

Description

一种加热效率高的节能暖通供暖设备

技术领域

本发明涉及供暖节能技术领域，具体是涉及一种加热效率高的节能暖通供暖设备。

背景技术

暖通供暖设备通常包括锅炉、换热器、水泵、散热器等，这些设备用于向建筑物或特定空间提供暖通空调系统所需的热量。暖通供暖设备通常使用水流加热气体，再通过气体进行供暖，而在加热时，现有供暖设备中水流的热量通常通过其他介质传递至气体中，进而影响热量传递效率，在启动后，需要一段时间才能提供热气。

为此，中国专利CN116928725B公开了一种高效节能的室内供暖设备，其中热气流和水体汇聚到对接管道时两股流体的流转方向互逆，并以对冲的方式进行交融换热，使得水体与热气流的混合更加均匀，换热效率更高，热气流与水体混合后沿着流体引入管进入旋流分流筒，流体受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，流体沿旋流分离筒呈螺旋形向下进入旋流筒体，密度大的水体在离心力作用下被甩向旋流筒体器壁，并在重力作用下，沿旋流筒体筒壁下落流入热水体引出管，旋转的气流在旋流分离筒内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经尾气排放罩流出，热流体与水体交融换热后，热流体的单位热度降低，降温后的热流体通过喷头作用在水池处，水体与热流体交通换热后，水体的单位热度上升，水体与热气流的分离度高。

但是，现有的供暖设备在进行气液混合时，气流和水流直接混合，虽然加热效率提高了，但是还需要将气流和水流分开，且气流提供量有限，一旦气流流量过大，气流的冲击会阻碍水流的流动，进而气流无法吸收足够的热量，影响供暖。

发明内容

针对上述问题，提供一种加热效率高的节能暖通供暖设备，通过交换筒、分流导水结构和收集斗解决了传统供暖设备将水流与气流直接混合而影响气流流量的问题。

为解决现有技术问题，本发明提供一种加热效率高的节能暖通供暖设备，包括用于供气液接触的交换筒；交换筒内设有环形斗，环形斗内设有用于积聚热水的蓄水区；交换筒上设置有用于传输气流的供气管和出气管；交换筒上还设有用于传输热水的供水管；环形斗上设置有用于引导热水流动的分流导水结构；交换筒内还设有用于收集水流的收集斗，收集斗位于环形斗的下方，收集斗上设置有出水管；当蓄水区积聚的热水溢出时会流动至收集斗内，接着从出水管排出；在工作状态下，供水管不断传输热水，热水在流动至蓄水区处积聚，蓄水区积聚的热水在分流导水结构的作用下分散，供气管传输的气流在蓄水区与热水接触而加热，热气流从出气管排出。

优选的，分流导水结构包括雨淋管和瀑流导水环；雨淋管设置在环形斗上；环形斗的内圈设有圆形缺口；瀑流导水环设置在环形斗上且其位于环形斗的缺口处。

优选的，环形斗上转动安装有安装环，雨淋管安装在安装环上；安装环上设置有至少三个导水叶片，多个导水叶片沿安装环的轴线环形阵列分布。

优选的，瀑流导水环上设有由至少四个分流板，多个分流板沿瀑流导水环的轴线环形阵列分布；瀑流导水环上还设有用于控制水流分布的交错引导组件；在工作状态下，蓄水区内积聚的热水溢出后，流动至瀑流导水环上，并在分流板和交错引导组件的引导下形成交错分布的连续瀑流。

优选的，瀑流导水环上至少设有两个瀑流条孔，多个瀑流条孔沿瀑流导水环的轴线环形阵列分布。

优选的，瀑流导水环上开设有至少两个瀑流水道，多个瀑流水道沿瀑流导水环的轴线环形阵列分布。

优选的，收集斗内安装有用于传递热量的散热格栅。

优选的，供暖设备还包括恒湿除湿器，恒湿除湿器与出气管连通；恒湿除湿器上设置有出风口；在工作状态下，出气管排出的暖气经过恒湿除湿器后从出风口排出。

优选的，环形斗和收集斗上分别设置有第一溢流管和第二溢流管；第一溢流管位于蓄水区。

优选的，供水管呈环形设置，供水管上安装有进水管；且供水管与环形斗的连接处开设有供水通道，且供水通道位于供水管的顶端。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

1.通过独特的交换筒、分流导水结构和收集斗设计，本发明实现了热水与气流的直接高效接触。这一创新显著提高了气流加热效率，从而加快了供暖设备的供暖速度。此外，它成功解决了传统供暖设备中水流与气流混合导致流量受影响的问题。

2.本发明通过巧妙的雨淋管和瀑流导水环设计，实现了水流的有效分散，显著增加了气流与水流的接触面积。这一创新不仅提高了气流的加热效率，还为供暖设备带来了更快的供暖速度。

附图说明

图1是一种加热效率高的节能暖通供暖设备的立体示意图。

图2是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中交换筒的立体示意图。

图3是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中交换筒的立体分解示意图。

图4是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中环形斗和分流导水结构的立体示意图。

图5是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中环形斗和分流导水结构的第一实施例的立体分解示意图。

图6是图5中A处的局部放大示意图。

图7是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中瀑流导水环的第二实施例的立体示意图。

图8是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中瀑流导水环的第二实施例的剖视示意图。

图9是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中收集斗的立体示意图。

图10是一种加热效率高的节能暖通供暖设备中环形斗、供水管和分流导水结构的剖视示意图。

图11是图10中B处的局部放大示意图。

图中标号为：1-交换筒；11-环形斗；111-蓄水区；112-第一溢流管；12-供气管；13-供水管；131-进水管；132-供水通道；14-出气管；2-分流导水结构；21-雨淋管；22-瀑流导水环；221-分流板；23-安装环；231-导水叶片；24-交错引导组件；241-瀑流条孔；242-瀑流水道；3-收集斗；31-出水管；32-散热格栅；33-第二溢流管；4-恒湿除湿器；41-出风口。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参照图1-图4：一种加热效率高的节能暖通供暖设备，包括用于供气液接触的交换筒1；交换筒1内设有环形斗11，环形斗11内设有用于积聚热水的蓄水区111；交换筒1上设置有用于传输气流的供气管12和出气管14；交换筒1上还设有用于传输热水的供水管13；环形斗11上设置有用于引导热水流动的分流导水结构2；交换筒1内还设有用于收集水流的收集斗3，收集斗3位于环形斗11的下方，收集斗3上设置有出水管31；当蓄水区111积聚的热水溢出时会流动至收集斗3内，接着从出水管31排出；在工作状态下，供水管13不断传输热水，热水在流动至蓄水区111处积聚，蓄水区111积聚的热水在分流导水结构2的作用下分散，供气管12传输的气流在蓄水区111与热水接触而加热，热气流从出气管14排出。

通过独特的交换筒1、分流导水结构2和收集斗3设计，本发明实现了热水与气流的直接高效接触。这一创新显著提高了气流加热效率，从而加快了供暖设备的供暖速度。此外，它成功解决了传统供暖设备中水流与气流混合导致流量受影响的问题。在启动供暖设备后，热水从供水管13进入交换筒1，并流动至蓄水区111，同时气流从供气管12进入交换筒1，气流在冲击至蓄水区111的热水上，热水中的热量传输至气流中，加热气流，而在蓄水区111积聚的热水溢出后，通过分流导水结构2分散落入收集斗3中，经过分散的热水与气流的接触面积增大，进一步提高加热效率，流入收集斗3内的热水通过出水管31排出，方便操作人员收集热水，进而利用管道和加热装置形成水循环系统，节约用水的同时，能够利用排出热水中的余热，所述水循环系统未在图中示出。

参照图4：分流导水结构2包括雨淋管21和瀑流导水环22；雨淋管21设置在环形斗11上；环形斗11的内圈设有圆形缺口；瀑流导水环22设置在环形斗11上且其位于环形斗11的缺口处。

本发明通过巧妙的雨淋管21和瀑流导水环22设计，实现了水流的有效分散，显著增加了气流与水流的接触面积。这一创新不仅提高了气流的加热效率，还为供暖设备带来了更快的供暖速度。在启动供暖设备后，热水从供水管13进入交换筒1，并流动至蓄水区111，同时气流从供气管12进入交换筒1，气流在冲击至蓄水区111的热水上，热水中的热量传输至气流中，加热气流，同时水流在经过环形斗11的过程中，流过雨淋管21，部分水流从雨淋管21留下，并落入收集斗3中，而在蓄水区111积聚的热水溢出后，通过瀑流导水环22的引导形成环形瀑流，流入收集斗3中，经过分散的热水与气流的接触面积增大，进一步提高加热效率，流入收集斗3内的热水通过出水管31排出，方便操作人员收集热水。雨淋管21的主要功能是接收热水，并将其均匀地分散到各个方向。这一设计确保了水流能够广泛地覆盖气流，增大了气流与水流的接触面积。通过增加接触面积，热交换的效率得到显著提升，从而提高了气流的加热效率。紧接着，瀑流导水环22发挥了进一步的作用。它引导分散的水流以特定的方式流动，形成连续的瀑流。这种瀑流设计不仅使水流更加均匀地分布，而且通过增加水流的速度和冲击力，进一步增强了水流与气流的交互作用。这种强化的交互作用进一步提高了热量传递的效率，从而加速了气流的加热过程。通过结合雨淋管21和瀑流导水环22，本发明实现了优化气流加热效率的突破。与传统的供暖设备相比，本发明不仅提高了供暖速度，还避免了水流与气流混合导致流量受影响的问题。

参照图4和图5：环形斗11上转动安装有安装环23，雨淋管21安装在安装环23上；安装环23上设置有至少三个导水叶片231，多个导水叶片231沿安装环23的轴线环形阵列分布。

本发明通过安装环23和导水叶片231实现了控制雨淋管21转动的功能，并且在水流流动时推动导水叶片231，达到控制安装环23和雨淋管21转动的效果。在水流从供水管13流入交换筒1内后，沿环形斗11的内壁流动，水流流动至安装环23处时，推动导水叶片231，进而推动安装环23转动，安装环23带动雨淋管21转动，水流在流动至雨淋管21处时，通过雨淋管21滴落，而转动的雨淋管21会推动滴落的小水柱，进一步增加水流与气流的接触面积，同时提高气流加热的均匀性，优化供暖效果。导水叶片231是本发明的另一关键部件。它设计成特定的形状和角度，以便在水流经过时产生推力。当水流经过导水叶片231时，水流的力量会推动导水叶片231转动。这一转动进一步带动安装环23和雨淋管21的整体转动。通过这种巧妙的结构设计，本发明实现了对雨淋管21转动的精确控制。当水流流动时，导水叶片231的转动会相应地调整雨淋管21的位置，从而优化水流分布和流动。这一创新设计不仅提高了水流的利用效率，还有效地避免了水流的分布不均匀的问题。

参照图5和图6：瀑流导水环22上设有由至少四个分流板221，多个分流板221沿瀑流导水环22的轴线环形阵列分布；瀑流导水环22上还设有用于控制水流分布的交错引导组件24；在工作状态下，蓄水区111内积聚的热水溢出后，流动至瀑流导水环22上，并在分流板221和交错引导组件24的引导下形成交错分布的连续瀑流。

本发明通过分流板221和交错引导组件24实现了引导水流流动的功能，达到使环形瀑流分散成交错分布的水帘的效果，进一步提高水流与气流的接触面积，进而提高加热效率。多个分流板221的延长线在瀑流导水环22的圆心处相交。在启动供暖设备后，热水从供水管13进入交换筒1，并流动至蓄水区111，同时气流从供气管12进入交换筒1，气流在冲击至蓄水区111的热水上，热水中的热量传输至气流中，加热气流，同时水流在经过环形斗11的过程中，流过雨淋管21，部分水流从雨淋管21留下，并落入收集斗3中，而在蓄水区111积聚的热水溢出后，通过分流管流动至瀑流导水环22上，并在瀑流导水环22的边缘形成多段瀑流，多段瀑流在交错引导组件24的引导作用下交错分布，进而使得气流能够充分的与瀑流接触，同时提高气流加热的均匀性。水流流入收集斗3中，经过分散的热水与气流的接触面积增大，进一步提高加热效率，流入收集斗3内的热水通过出水管31排出，方便操作人员收集热水。

参照图5和图6：瀑流导水环22上至少设有两个瀑流条孔241，多个瀑流条孔241沿瀑流导水环22的轴线环形阵列分布。

作为交错引导组件24的第一实施例，本发明通过瀑流条孔241实现了形成短水帘的功能，达到形成交错瀑流的效果。在蓄水区111积聚的热水溢出后，通过分流管流动至瀑流导水环22上，并在瀑流导水环22的边缘形成多段瀑流，同时水流在经过瀑流条孔241时形成水帘，在暖通供暖设备中，为了提高气流与热量的交换效率和均匀性，特别设计了多个水帘和瀑流结构。这些水帘和瀑流不仅在外观上呈现出独特的交错分布，而且在功能上也发挥了重要的作用。首先，多个水帘结构的设计目的是为了增加气流与水接触的面积。通过将水帘设置在气流流动的路径上，当气流经过时，它会与水帘产生相互作用。这种相互作用促进了气流与水之间的热量交换，有助于将更多的热量传递给气流。同时，为了进一步提升热量交换的效率和均匀性，还巧妙地设计了瀑流结构。这些瀑流结构以交错的方式分布在供暖设备的适当位置，确保气流在流动过程中能够充分与瀑流接触。这种交错的分布方式不仅增加了气流与瀑流接触的机会，还使得热量交换更加均匀。通过这种设计，气流在流动过程中能够充分地与水帘和瀑流进行热量交换。这不仅提高了气流加热的效率，还有助于确保供暖效果的均匀性。无论是设备的整体还是局部，都能获得更加稳定和舒适的供暖效果。此外，这种设计还有助于减少能源的浪费。通过提高热量交换的效率和均匀性，可以减少不必要的能源消耗，从而为使用者节省能源成本。综上所述，通过多个水帘和瀑流的交错分布设计，暖通供暖设备实现了气流与瀑流的充分接触，提高了气流加热的均匀性和效率。这种创新设计确保了供暖效果的稳定性和舒适性，同时也体现了节能环保的理念。

参照图7和图8：瀑流导水环22上开设有至少两个瀑流水道242，多个瀑流水道242沿瀑流导水环22的轴线环形阵列分布。

作为交错引导组件24的第二实施例，本发明通过瀑流水道242实现了形成小瀑流的功能，且瀑流水道242相较于瀑流导水环22的边缘与瀑流导水环22的轴线间距更远，进而达到使小瀑流交错分布的效果。瀑流水道242位于瀑流导水环22的内圈，且其位于相邻两个分流板221之间，多个瀑流水道242在分流板221分隔出的瀑流导水环22内圈的边缘处间隔分布；在蓄水区111积聚的热水溢出后，通过分流管流动至瀑流导水环22上，并在瀑流导水环22的边缘形成多段瀑流，同时水流在经过瀑流水道242时形成小瀑流，瀑流水道242处的瀑流和瀑流导水环22处的瀑流交错分布，通过精密的布局和设计，多个水帘和瀑流得以在供暖设备中实现交错分布。这种布局确保了气流在流动过程中能够与瀑流进行充分且均匀的接触。为了实现气流与瀑流的充分接触，设计者对水帘和瀑流的尺寸、角度以及分布间距进行了精确的计算和控制。水帘和瀑流的大小适中，能够有效地引导气流的流动方向，增加气流与瀑流的接触时间。同时，通过调整水帘和瀑流的分布间距，可以在不同的气流速度下实现均匀的热交换。此外，这种交错分布的设计还考虑到了不同加热阶段的需求。在加热初期，瀑流的温度较高，可以迅速将大量热量传递给气流。随着加热的进行，瀑流温度逐渐降低，而水帘的作用逐渐凸显，它们能够持续地与气流进行热量交换，确保加热的均匀性。为了进一步提高气流加热的均匀性，供暖设备还采用了独特的导流设计。导流结构可以引导气流按照预设的路径流动，确保每个区域都能获得均衡的热能。这种设计有效避免了气流在流动过程中的涡旋和死角，从而提高了整体加热的均匀性。综上所述，通过精心设计的交错分布的水帘和瀑流，以及配合导流结构的应用，供暖设备实现了气流与瀑流的充分且均匀的接触。这种设计不仅提高了加热效率，还确保了供暖效果的稳定性和舒适性。

参照图9：收集斗3内安装有用于传递热量的散热格栅32。

本发明通过散热格栅32实现了进一步利用收集斗3内热水中热量的功能。在工作状态下，雨淋管21和瀑流导水环22处的水流流入收集斗3内，同时部分水流冲击至散热格栅32上，沿着散热格栅32流入收集斗3内，再从出水管31流出，在此过程中，热水中的热量传递至散热格栅32上，气流在流过散热格栅32时，部分热量传递至气流上，进一步提高加热效率和热利用率。

参照图1：供暖设备还包括恒湿除湿器4，恒湿除湿器4与出气管14连通；恒湿除湿器4上设置有出风口41；在工作状态下，出气管14排出的暖气经过恒湿除湿器4后从出风口41排出。

本发明通过恒湿除湿器4实现了控制暖气中湿度的功能。在工作状态下，当气流与热水接触时，不可避免地会产生大量的水蒸气。这些水蒸气若未经处理直接释放，将会导致环境湿度过高，可能引发潮湿、发霉等问题，影响居住的舒适度。为了解决这一问题，本发明特别设计了一种恒湿除湿器4。该除湿器能够实时监测暖气中的湿度水平，并根据操作人员的设定值进行自动调节。当湿度超过设定阈值时，除湿器将启动工作，通过特定的除湿机制将多余的水蒸气排出，确保湿度维持在舒适范围内。这种恒湿除湿器4的优点在于，操作人员可以根据实际需求和环境状况，灵活调整空气中的湿度水平。通过这种方式，不仅能够提供更加舒适的生活环境，还可以有效预防因湿度过高而引起的各种问题。此外，本发明的恒湿除湿器4还具备智能化特点。它可以与暖通供暖设备的其他部分进行联动控制，实现更加高效和节能的运行。例如，当除湿器检测到环境湿度过高时，它可以自动调整暖气的温度或气流速度，以实现湿度的有效控制。

参照图5和图9：环形斗11和收集斗3上分别设置有第一溢流管112和第二溢流管33；第一溢流管112位于蓄水区111。

本发明通过第一溢流管112和第二溢流管33实现了控制水位的功能。在工作状态下，操作人员能够通过控制水流的流速，来提高或减小加热速度。因此，在需要快速供暖时，操作人员提高水流的流速，大量热水从供水管13进入交换筒1，同时，提高进气速度，大量热水提供了足够的热量，但是，在水流快速涌入时，可能会从瀑流导水环22的边缘快速下落，流量过大时，会阻碍气流的通过，降低气流流速，为此，设置了第一溢流管112，过多的热水通过第一溢流管112流出，进而控制水流，在水流流入收集斗3时，若出水管31无法及时排水，为了避免热水从收集斗3的边缘溢出，设置了第二溢流管33，来控制收集斗3的水位。

参照图4、图10和图11：供水管13呈环形设置，供水管13上安装有进水管131；且供水管13与环形斗11的连接处开设有供水通道132，且供水通道132位于供水管13的顶端。

本发明通过环形供水管13、进水管131和供水通道132实现了提高水流在环形斗11内壁的分布均匀性的功能。在进行供水时，通过进水管131网供水管13内注水，供水管13内的水位逐渐升高，供水管13内的热水沿供水通道132流入环形斗11中，而供水通道132呈环形且处于水平状态，在重力作用下，使得水流能够均匀的沿环形斗11的内表面流动，进一步分散水流，同时提高气流加热的均匀性，进而提高加热效率。水流流动方向如图11中黑色箭头所示。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种加热效率高的节能暖通供暖设备，其特征在于，包括用于供气液接触的交换筒(1)；

交换筒(1)内设有环形斗(11)，环形斗(11)内设有用于积聚热水的蓄水区(111)；

交换筒(1)上设置有用于传输气流的供气管(12)和出气管(14)；

交换筒(1)上还设有用于传输热水的供水管(13)；

环形斗(11)上设置有用于引导热水流动的分流导水结构(2)；

交换筒(1)内还设有用于收集水流的收集斗(3)，收集斗(3)位于环形斗(11)的下方，收集斗(3)上设置有出水管(31)；

当蓄水区(111)积聚的热水溢出时会流动至收集斗(3)内，接着从出水管(31)排出；

在工作状态下，供水管(13)不断传输热水，热水在流动至蓄水区(111)处积聚，蓄水区(111)积聚的热水在分流导水结构(2)的作用下分散，供气管(12)传输的气流在蓄水区(111)与热水接触而加热，热气流从出气管(14)排出；

分流导水结构(2)包括雨淋管(21)和瀑流导水环(22)；

雨淋管(21)设置在环形斗(11)上；

环形斗(11)的内圈设有圆形缺口；

瀑流导水环(22)设置在环形斗(11)上且其位于环形斗(11)的缺口处；

环形斗(11)上转动安装有安装环(23)，雨淋管(21)安装在安装环(23)上；

安装环(23)上设置有至少三个导水叶片(231)，多个导水叶片(231)沿安装环(23)的轴线环形阵列分布；

瀑流导水环(22)上设有由至少四个分流板(221)，多个分流板(221)沿瀑流导水环(22)的轴线环形阵列分布；

瀑流导水环(22)上还设有用于控制水流分布的交错引导组件(24)；

在工作状态下，蓄水区(111)内积聚的热水溢出后，流动至瀑流导水环(22)上，并在分流板(221)和交错引导组件(24)的引导下形成交错分布的连续瀑流；

瀑流导水环(22)上至少设有两个瀑流条孔(241)，多个瀑流条孔(241)沿瀑流导水环(22)的轴线环形阵列分布；

瀑流导水环(22)上开设有至少两个瀑流水道(242)，多个瀑流水道(242)沿瀑流导水环(22)的轴线环形阵列分布。

2.根据权利要求1所述的一种加热效率高的节能暖通供暖设备，其特征在于，收集斗(3)内安装有用于传递热量的散热格栅(32)。

3.根据权利要求1所述的一种加热效率高的节能暖通供暖设备，其特征在于，供暖设备还包括恒湿除湿器(4)，恒湿除湿器(4)与出气管(14)连通；

恒湿除湿器(4)上设置有出风口(41)；

在工作状态下，出气管(14)排出的暖气经过恒湿除湿器(4)后从出风口(41)排出。

4.根据权利要求1所述的一种加热效率高的节能暖通供暖设备，其特征在于，环形斗(11)和收集斗(3)上分别设置有第一溢流管(112)和第二溢流管(33)；

第一溢流管(112)位于蓄水区(111)。

5.根据权利要求1所述的一种加热效率高的节能暖通供暖设备，其特征在于，供水管(13)呈环形设置，供水管(13)上安装有进水管(131)；

且供水管(13)与环形斗(11)的连接处开设有供水通道(132)，且供水通道(132)位于供水管(13)的顶端。